京津冀地区高空间分辨率土壤扬尘清单构建及动态化方法

土壤扬尘是我国北方地区广泛存在的颗粒物污染来源,由于其分布广、数量大,活动水平获取困难,难以系统构建区域层面的高时空分辨率排放清单,不利于土壤扬尘源的影响评估与管控策略的制定.以2017年为基准年,通过对Landsat 8卫星的30 m分辨率遥感影像解译获取高空间分辨率的土壤扬尘源活动水平,结合空间差异化的土壤质地与气象资料,构建了京津冀地区2017年各季节高空间分辨率土壤扬尘排放清单,结合气象参数,将各季节清单结果合理分配至逐月,并与环境受体观测数据印证了结果的可靠性.结果表明:①京津冀地区土壤扬尘排放源面积比例呈冬季>春季>秋季>夏季的特征,分别为65%、59%、57%与33%.就全年平均而言,张家口市和承德市较高,分别为64%与58%;北京市和天津市较低,分别为42%与43%;其余城市差异不显著.②京津冀地区2017年土壤扬尘排放PM_2.5、PM₁₀和TSP分别为6.5×104、31.0×104和103.4×104 t.③季节尺度上,土壤扬尘排放量呈春季>冬季>秋季>夏季的特征;城市尺度上,邢台市、邯郸市、张家口市及承德市的全年排放较高,廊坊市和秦皇岛市全年排放较低.全年单位面积排放较高值出现在张家口市以及邯郸市和邢台市的西部地区.研究显示,京津冀土壤扬尘排放具有较大时空分布差异,逐月分配清单可为扬尘重点管控月份提供数据支撑,土壤扬尘清单较高的空间分辨率也为城市重点区域差异化管理提供基础.      

菏泽市夏季PM10和PM25中水溶性离子组分污染特征

为分析菏泽市大气颗粒物及其水溶性离子组分特征,本研究于2015年8月期间在菏泽市6个监测点位采集环境受体PM_(10)和PM_(2.5)样品共120个,利用离子色谱法测定颗粒物中水溶性无机离子(SO■、NO~-_3、NH~+_4、Cl~-、Ca~(2+)、K~+、Na~+、Mg~(2+)、F~-),并同步收集气象参数及气态污染物质量浓度等资料.结果表明,菏泽市夏季环境受体中颗粒物质量浓度ρ(PM_(10))和ρ(PM_(2.5))分别为94.5μg·m~(-3)、55.2μg·m~(-3),稍低于国内其他城市,这与各城市经济发展、产业能源结构、气象条件等因素有关.PM_(2.5)/PM_(10)值在0.5—0.8之间,表明菏泽市夏季细颗粒物(PM_(2.5))污染较为严重.但PM_(10)和PM_(2.5)中水溶性离子质量总浓度ρ(WSIs)分别为30.5μg·m~(-3)、17.0μg·m~(-3);质量分数w(WSIs)分别为32.4%、29.6%.其中SO■、NO~-_3、NH~+_4为PM_(10)和PM_(2.5)中主要水溶性离子,3种离子浓度和分别占PM_(10)和PM_(2.5)中总离子浓度的84.3%、88.3%.SO■、NO~-_3、NH~+_4、K~+主要集中在细颗粒物(PM_(2.5))中,Ca~(2+)、Mg~(2+)则广泛存在于粗颗粒物(PM_(10))中.各采样点的PM_(10)和PM_(2.5)中,SO■、NO~-_3、NH~+_4、Ca~(2+)和Mg~(2+)浓度分布具有空间差异.离子相关性表明,NH~+_4与SO■、NO~-_3相关性均较强,3种离子主要以NH_4HSO_4、NH_4NO_3形式存在.PM_(10)和PM_(2.5)中NO~-_3/SO■值分别在0.41—0.49和0.36—0.47之间,平均值分别为0.46、0.42,表明固定源是菏泽市夏季颗粒物污染的主要污染贡献源.     

天津市PM_(10)污染控制决策模型

探索了城市空气颗粒物污染控制决策的流程.分析了颗粒物排放源类的分担率、颗粒物的可削减空间、控制措施实施的可执行性及控制技术经济成本等方面对颗粒物污染控制决策的影响,在此基础上,结合空气质量模型、颗粒物来源解析、层次分析法等技术,建立了颗粒物污染控制方案优选方法及相应的决策模型.以天津市为例,分别设定颗粒物各排放源类的控制情景,计算不同控制情景下环境空气中ρ(PM10)削减率,在对所有方案初筛的基础上,采用层次分析法确定颗粒物污染控制的最优方案组合.     

天津近海夏季大气颗粒物元素特征及来源解析

2006年夏季在天津近海海域走航采集总悬浮颗粒物(TSP)样品,用于研究近海海域大气颗粒物污染特征和来源。采集到的样品通过重量分析得到颗粒物浓度,同时进行元素分析。并结合气象要素分析,显示陆源污染物在陆风影响下传输到海上,解释了采样期间近海海域TSP浓度较高的现象。研究使用富集因子和化学质量受体平衡(CMB)模型对近海海域TSP进行解析。通过富集因子分析,估计近海海域TSP来源主要有人为源、地壳源和海盐粒子源。CMB结果显示燃煤飞灰所代表的人为源对TSP贡献最大(36.14%),其次是地壳源类(33.26%)以及海盐粒子(1.58%),其他未识别的源为30.58%。由此推断陆地污染源对近海海域大气颗粒物的贡献远远高于海盐粒子,因此对渤海周围陆地污染源的控制应得到足够重视。     

海口市PM_(2.5)和PM_(10)来源解析

以海口市为例,研究了我国典型热带沿海城市——海口市环境空气颗粒物的污染特征和主要来源.2012年春季和冬季在海口市区4个采样点同步采集了环境空气中PM10和PM2.5样品,同时采集了多种颗粒物源样品,并使用多种仪器分析方法分析了源与受体样品的化学组成,建立了源化学成分谱.使用CMB(化学质量平衡)模型对海口市大气颗粒物进行源解析.结果表明:污染源贡献具有明显的季节特点,并存在一定的空间变化.冬季城市扬尘、机动车尾气尘、二次硫酸盐和煤烟尘是海口市PM10和PM2.5中贡献较大的源,在PM10和PM2.5中贡献率分别为23.6%、16.7%,17.5%、29.8%,13.3%、15.7%和13.0%、15.3%;春季机动车尾气尘、城市扬尘、建筑水泥尘和二次硫酸盐是海口市PM10和PM2.5中贡献较大的源,在PM10和PM2.5中贡献率分别为27.5%、35.0%,20.2%、14.9%,12.8%、6.0%和9.5%、10.5%.冬季较重的颗粒物污染可能来自于华南内陆地区的区域输送,特别是,本地排放极少的煤烟尘和二次硫酸盐受区域输送的影响更为显著.     

建筑施工扬尘排放因子定量模型研究及应用

选择天津某建筑施工工地,现场采集大气中PM10、气象、路面积尘及机动车数等数据,并确定施工扬尘排放的主要影响因素.利用FDM模型,计算施工扬尘排放因子,将计算得到的扬尘排放因子和各影响因素进行非线性拟合,建立施工扬尘PM10排放因子定量模型,并结合ISC3模型,模拟计算2003年11~12月间,天津市建筑施工过程中的PM10排放浓度.结果表明,施工产生的PM10平均浓度为20.3μg/m3,占大气PM10浓度的13.3%.     

基于BP模型的降雨酸度预测方法研究与应用

将通过同步观测实验系统获得的影响降雨酸度的主要大气污染物和气象参数观测结果作为自变量,降雨酸度作为因变量,建立了基于BP神经网络模型的降雨酸度预测模型。并通过设定天津市区未来环境空气中TSP、SO_2和NO_2的浓度变化情景,运用本研究所建立的BP网络模型进行情景分析。结果表明,降雨酸度随着TSP浓度的减小而增强,随着降雨量的增大也在增强;当TSP浓度降低到几十微克每立方米水平时,天津市区所发生的降雨属于酸雨的可能性将大大增加。     

裸土风蚀型开放源起尘机制研究进展

中国北方多个城市空气颗粒物来源解析结果表明,开放源是空气颗粒物污染的主要来源,裸土风蚀型开放源是主要的排放源类.对裸土风蚀型开放源起尘机制进行了诠释,提出了裸土风蚀型开放源、裸土风蚀起尘、裸土风蚀尘的概念,并对裸土风蚀型开放源的风蚀影响因素进行了研究,为城市空气质量达标及空气颗粒物污染防治提供科学参考.     

垃圾焚烧厂排放颗粒物组分粒径分布特征

本研究采用静电低压撞击器(ELPI)采集垃圾焚烧厂排放颗粒物,分析颗粒物中元素和碳组分,对其中OC、EC和重金属元素在14个粒径段的粒径特征进行分析,并建立了垃圾焚烧厂源PM_1、PM_(2.5)和PM_(10)的元素和碳组分成分谱,以期为精细化来源解析提供参考.结果表明,垃圾焚烧厂排放颗粒物的主要组分有Al、Si、S、Ca、Cr、Fe、OC和EC等(质量分数≥1%),其中OC和Ca的含量较高,在PM_(2.5)中的质量分数分别为10. 15%和12. 37%;重金属含量Cr Pb Zn Mn Cu Cd Ni,其中Cr和Pb在PM_(2.5)中的质量分数分别为1. 83%和0. 74%,Cr在PM_1中的质量分数达到3. 53%; OC在2. 39～3. 99μm和6. 68～9. 91μm这2个粒径段的含量达到峰值,分别占OC总含量的15. 02%和20. 45%,但在细颗粒物中的含量高于在粗颗粒物中的含量,EC在细颗粒物中的含量远高于在粗颗粒物中的含量,在0. 382～0. 613μm粒径段占14. 8%; Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb等重金属元素主要富集于细颗粒中.     

武汉市PM2.5化学组分时空分布及聚类分析

颗粒物化学组分特征对于分析污染来源及成因具有较好的指示意义,能够为城市制定颗粒物源的有效管控提供基础数据支撑.本研究采集和分析了武汉市4个季节8个受体点位的PM_2.5浓度及其化学组分数据.结合各点位组分特征及周边污染源分布情况,通过聚类分析讨论PM_2.5化学组分的时空分布特征.结果表明,武汉市PM_2.5年平均浓度为70.7μg·m^-3,其中冬季PM_2.5浓度（103.1μg·m^-3）显著高于其它季节,秋季浓度最低（52.4μg·m^-3）.从空间分布来看,东湖高新、沌口新区和青山钢花站点的PM_2.5浓度显著高于其它站点.武汉市PM_2.5主要的化学组分为OC和SO₄^2-,占比分别为15.4%和14.2%.OC浓度表现为冬季最高,除了与不利的气象条件有关外,还可能受到周边区域传输的影响;而SO₄^2-浓度夏季最高,具有较强的SO₂二次转化.武汉市OC/EC年均比值为2.80,其中冬、春季小于夏、秋季;物质重构结果表明无机盐（SO₄^2-、NO₃^-、NH₄⁺）和有机物（OM）是PM_2.5中的主要物质,占比分别为32.34%和20.44%;工业燃煤源及机动车源可能是武汉市环境受体中PM_2.5主要贡献源.基于受体组分特征的聚类分析可见,武汉市8个站点可分为3类：其中汉阳月湖、灰霾超站、东湖梨园和黄陂区站为一类,主要特征是各站点组分浓度均较低;沌口新区与青山钢花为一类,NO₃^-和NH₄⁺组分浓度较高;东湖高新与吴家山为一类,该两个站点不仅工业源污染较重,机动车及扬尘污染也有较大的贡献.